Leitfähigkeitstitration
Erläuterung: Mit einer Leitfähigkeitstitration kann man den Äquivalenzpunkt der Vorlage bestimmen. Da sich die Säure und die Base neutralisieren, ist mit Messung der Leitfähigkeit, die bei unterschiedlichen Ionen in der Lösung unterschiedlich ausfällt, der Äquivalenzpunkt bestimmbar.
Einleitung: Bisher haben wir mehrere Methoden kennengelernt um den Äquivalenzpunkt (neutral) bei einer Titration zu bestimmen. Zum Beispiel die Bestimmung des Äquivalenzpunktes über die Farbe eines zugegebenen Indikators (z.B. Bromthymolblau). Nun werden wir den Äquivalenzpunkt anhand der Leitfähigkeit bestimmen.
Fragestellungen:
a) Berechnen Sie für die einzelnen ,,Titrationsschritte" die Gesamtzahl der im Modellsystem vorliegenden Ionen. (siehe Tabelle unten)
b) Warum nimmt bei der Titration die Stromstärke (Leitfähigkeit) zuerst ab, obwohl sich die Zahl der Ionen in der Lösung nicht ändert?
c) Warum steigt die Stromstärke (Leitfähigkeit) nach dem Äquivalenzpunkt stark an?
d) Berechnen sie aus der Titrationskurve die Konzentratin der Salzsäure. (siehe Zeichnung unten)
Versuchsaufbau (Skizze) :
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Versuchsdurchführung: Wir starten den Versuch, indem wir vorsichtig die Natronlauge (Molarität: 0,1 mol/l) in die in Wasser verdünnter Salzsäure unbekannter Molarität zugeben und mit dem Ampermeter die momentane Leitfähigkeit messen.
Beobachtung: Die Leitfähigkeit sinkt mit Zugabe von NaOH bis zu einem Tiefpunkt (Äquivalenzpunkt). Nach dem Erreichen des Äquivalenzpunktes steigt die Leitfähigkeit wieder an.
Messwerte:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Wichtig: Diese Werte sind persönliche Messwerte und können deshalb vom tatsächlichem Wert abweichen!
Phänomene: Die Leitfähigkeit steigt nach dem Erreichen des Äquivalenzpunktes (ca. bei 23,5 ml NaOH-Zugabe) wieder stark an.
Auswertung:
Aufarbeitung der Messwerte (Graphische Darstellung):
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Rechnung:
25ml x 0,1 molar = 24ml x x molar 2,5 = 24x
,,X" entspricht ca. 0,1, das heißt die Molarität der Salzsäure beträgt ca. 0,1. Das bedeutet, es sind 0,1 mol HCl-Teilchen pro Liter enthalten.
Abweichungen und Fehlerbetrachtungen: Da diese Ergebnisse, wie oben erwähnt, persönliche Messwerte sind, können sie durch ungenaues Messen und/oder schlechte materielle Voraussetzungen vom tatsächlichem Wert mehr oder weniger stark abweichen. Allerdings liegt der reale Wert der verwendeten Salzsäure tatsächlich bei 0,1 mol/l.
Deutung der Beobachtungen:
Reaktionsschema:
am Anfang: H+ (aq) + Cl- (aq) + H2O
Weg zum Äq-Punkt: H+ (aq) + Cl- (aq) + Na+ (aq) + OH- (aq)
am Äquivalenzpunkt: Na+ (aq) + Cl- (aq) + H2O
Auf dem Weg vom Anfang der Titration bis zum Äquivalenzpunkt werden H+ (aq)- Ionen gegen Na+ (aq)- Ionen ausgetauscht. So wird die Säure langsam neutralisiert und die Leitfähigkeit nimmt dabei ab, da Na+ - Ionen weniger zur
Leitfähigkeit beitragen als H+ - Ionen.
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Offene Fragen:
a)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
b) Durch den Rückgang der gutleitenden H3O+ -Ionen nimmt die Stromstäreke (Leitfähigkeit) erst ab.
c) Die Stromstärke (Leitfähigkeit) steigt nach dem Äquivalenzpunkt stark an, weil die ebenfalls gutleitenden OH- -Ionen dazukommen.
Häufig gestellte Fragen zu Leitfähigkeitstitration
Was ist eine Leitfähigkeitstitration?
Eine Leitfähigkeitstitration ist eine Methode, um den Äquivalenzpunkt einer Titration zu bestimmen, indem man die Leitfähigkeit der Lösung während der Titration misst. Da Säure und Base sich neutralisieren, kann man den Punkt bestimmen, an dem die Leitfähigkeit sich am stärksten verändert.
Wie funktioniert die Leitfähigkeitstitration?
Bei der Titration wird die Leitfähigkeit der Lösung gemessen, während eine Titrierlösung (z.B. Natronlauge) zu einer Analytlösung (z.B. Salzsäure) hinzugefügt wird. Die Leitfähigkeit ändert sich aufgrund der unterschiedlichen Ionen in der Lösung. Der Äquivalenzpunkt wird durch die Veränderung im Leitfähigkeitstrend ermittelt.
Warum ändert sich die Leitfähigkeit während der Titration?
Die Leitfähigkeit ändert sich, weil die Ionen, die zur Leitfähigkeit beitragen, durch andere Ionen ersetzt werden. Vor dem Äquivalenzpunkt werden beispielsweise H+-Ionen durch Na+-Ionen ersetzt, was zu einer Abnahme der Leitfähigkeit führt, da H+-Ionen eine höhere Leitfähigkeit als Na+-Ionen haben. Nach dem Äquivalenzpunkt steigt die Leitfähigkeit wieder an, da überschüssige OH--Ionen hinzugefügt werden.
Warum nimmt die Stromstärke (Leitfähigkeit) bei der Titration zuerst ab, obwohl sich die Zahl der Ionen in der Lösung nicht ändert?
Die Stromstärke nimmt ab, weil die gutleitenden H3O+-Ionen durch weniger gutleitende Na+-Ionen ersetzt werden.
Warum steigt die Stromstärke (Leitfähigkeit) nach dem Äquivalenzpunkt stark an?
Die Stromstärke steigt stark an, weil die ebenfalls gutleitenden OH--Ionen in die Lösung gelangen.
Wie kann man die Konzentration der Salzsäure aus der Titrationskurve berechnen?
Aus der Titrationskurve kann man den Äquivalenzpunkt ablesen und daraus die verbrauchte Menge an Natronlauge bestimmen. Mit der bekannten Konzentration der Natronlauge kann man dann die Konzentration der Salzsäure mit Hilfe der Stöchiometrie berechnen.
Welche Ionen tragen zur Leitfähigkeit bei?
H+, Cl-, Na+ und OH- tragen zur Leitfähigkeit bei, wobei H+ und OH- eine höhere Leitfähigkeit als Na+ und Cl- haben.
Was sind mögliche Fehlerquellen bei einer Leitfähigkeitstitration?
Mögliche Fehlerquellen sind ungenaues Messen von Volumen und Leitfähigkeit, Verunreinigungen in den Lösungen und Temperaturänderungen während der Titration. Diese Fehler können die Genauigkeit der Bestimmung des Äquivalenzpunktes beeinflussen.
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- Arbeit zitieren
- Xaver Fuchs (Autor:in), 1999, Leitfähigkeitstitration, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/97975
